JP2017193727A - 導電フィラー用粉末 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性に優れ、かつ低コストで得られうる導電フィラー用粉末の提供。【解決手段】導電フィラー用粉末は、多数の粒子からなる。これらの粒子の材質は、（１）１種若しくは２種以上のシリサイド相、又は１種若しくは２種以上のＡｌ−Ｎｉ相及び（２）Ａｇ相を含む合金である。この合金におけるＡｇの含有率は、１ａｔ％以上５０ａｔ％以下である。粒子は、シリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相からなるコアと、Ａｇ相からなるシェルとを有している。導電フィラー用粉末の平均粒径は、２０μｍ以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、導電性樹脂、導電性プラスチック、導電性ペースト、電子機器、電子部品等に用いられる導電フィラーに適した粉末に関する。詳細には、本発明は、その材質がＡｇ相を有する合金である粉末に関する。

導電性物質に含有されるフィラーに、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ及びＣｕのような貴金属の粒子が用いられている。他の金属の表面に貴金属がコーティングされた粒子も、導電フィラーとして用いられている。貴金属の電気抵抗は小さいので、この貴金属を含むフィラーは導電性に優れる。貴金属を含む粒子の凝集により、粒子同士の大きな接触面積が得られるので、この観点からも貴金属はフィラーの導電性に寄与する。貴金属はさらに、熱伝導性にも優れる。

貴金属は、高価である。従って、貴金属を含む導電性物質は、高コストである。しかも、貴金属は高比重である。従って、貴金属を含む導電性物質は、重い。コスト低減及び軽量化の観点から、貴金属以外の元素を含む合金の検討が、種々なされている。

特開２００４−４７４０４公報には、Ｓｉ系化合物からなる粒子の表面に、炭素がコーティングされた導電フィラー用合金が開示されている。この粒子では、Ｓｉの微結晶がＳｉ系化合物に分散している。

特開２００６−５４０６１公報には、Ａｇからなる粒子の表面に、Ｓｉ又はＳｉ系化合物がコーティングされた導電フィラー用合金が開示されている。

特開２００８−２６２９１６公報には、Ａｇと、０．０１−１０質量％のＳｉとを含有する導電フィラー用合金が開示されている。この合金では、Ａｇの粒子の表面に、ＳｉＯ_２のゲルがコーティングされている。

特開２００６−３０２５２５公報には、Ａｌ又はＳｉを含むＡｇ合金からなる導電フィラー用粉末が開示されている。

国際公開ＷＯ９９／２２４１１号公報には、Ｓｉと、０．００１ａｔ％以上２０ａｔ％以下の添加元素とを含む導電性合金が開示されている。

特許第４３３７５０１号公報には、Ｎｉがベースであり、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ又はＳｉを含む導電性ペーストが開示されている。この公報にはさらに、Ｃｕがベースであり、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ又はＳｉを含む導電性ペーストも開示されている。

特許第４６７８６５４号公報には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ又はＮｉを含む高融点金属粒子と、Ｓｎ、Ｉｎ又はＢｉを含む低融点金属粒子とを有する導電層が開示されている。

特許第５０６６８８５号公報には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎi、Ｐｔ又はＰｄからなる扁平粒子が開示されている。この粒子の径は、１０μｍ以下である。

特開２０１２−９２４４２公報には、平均粒径が１５μｍ以下である銀粉を粉砕する工程を含む粉末製造方法が開示されている。

特開２００４−４７４０４公報 特開２００６−５４０６１公報 特開２００８−２６２９１６公報 特開２００６−３０２５２５公報 国際公開ＷＯ９９／２２４１１号公報 特許第４３３７５０１号公報 特許第４６７８６５４号公報 特許第５０６６８８５号公報 特開２０１２−９２４４２公報

前述の通り、導電フィラーとして貴金属からなる粒子が用いられている。典型的な粒子は、Ａｇ粒子、Ａｇコーティング粒子及びＣｕ粒子である。Ａｇ粒子は導電性に極めて優れるが、このＡｇ粒子ではイオンマイグレーションによって劣化が生じやすい。このＡｇ粒子は、導電性の長期的安定性に劣る。Ａｇコーティング粒子でも、イオンマイグレーションによって劣化が生じやすい。さらにＡｇコーティング粒子では、コート層の剥離が生じやすい。Ａｇコーティング粒子は、導電性の長期的安定性に劣る。一次粒子に凝集が生じている場合、Ａｇのコーティング（メッキ等）が十分にはなされ得ない。しかも、コーティングにはコストがかかる。Ｃｕ粒子では、腐食が生じやすい。このＣｕ粒子も、導電性の長期的安定性に劣る。導電性の長期的安定性に優れた粉末が、望まれている。

Ａｇ粒子と他の金属の粒子とを含む粉末も、提案されている。この粉末では、Ａｇ同士の接触が十分ではない。従ってこの粉末は、導電性に劣る。

Ａｇ合金からなる粉末も、提案されている。この粉末では、Ａｇと他の金属とが、金属間化合物を形成しやすい。この金属間化合物の導電性は、不十分である。さらにこの合金では、Ａｇが粒子の内部に点在する組織を有するので、Ａｇ同士の接触が十分ではない。従ってこの粉末は、導電性に劣る。

前述の通り、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ及びＣｕのような貴金属は、高価である。さらに、貴金属以外の導電性元素であるＡｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｚｎ、Ｋ、Ｃｄ、Ｒｕ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｒｂ、Ｔｌ、Ｔｈ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｖ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｃａ等も、比較的高価である。これらの元素は、導電フィラー用粉末のコストを押し上げる。Ｆｅは比較的低コストで得られるが、酸化されやすい。Ｆｅからなる粒子には、防錆対策が必要である。この防錆対策は、粉末のコストを押し上げる。さらに、Ａｌ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｂｅ、Ｋ、Ｌｉ、Ｐ、Ｒｂ、Ｔｌ、Ｔｈ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｚｒ及びＣａの純金属元素は活性であり、微細粉末の状態では粉塵爆発の危険性を有する。これらの元素からなる粉末には、爆発防止対策が必要である。この対策は、粉末のコストを押し上げる。低コストで得られる粉末が、望まれている。

導電フィラー用粉末が樹脂粉末とブレンドされ、このブレンドによって得られた混合物から成形体が成形されることが多い。この成形では、一般的には、混合物が加熱される。加熱により、樹脂が溶融する。導電フィラー用粉末の密度が過大であると、樹脂が溶融した状態では、混合物中で導電フィラー用粉末が沈降する。沈降により、導電フィラー用粉末の偏在が生じる。この成形体では、局部的に電気伝導ネットワークが寸断される。密度が小さな導電フィラー用粉末が、望まれている。

導電フィラー用粉末の効率のよい製造方法として、アトマイズが知られている。アトマイズで得られる粒子は、通常は、電解法、化学還元法等で得られる粒子に比べて大きい。従って、用途によっては、この粒子に分級処理が施される必要がある。しかし、分級により材料の歩留が低下する。高い歩留が達成されるには、アトマイズで得られた粒子に粉砕処理が施され、微細化される必要がある。展延性が大きい材質からなる粒子に粉砕処理が施された場合、扁平化が生じ、微細化しにくい。粉砕しやすいフィラー用合金が、望まれている。

炭素系の粉末は、比重が小さくかつ低コストである点で、有利である。しかし、炭素系の粉末の導電性は、十分ではない。

特開２００４−４７４０４公報に開示された粉末は、Ｓｉの微結晶を多量に含有する。この粉末の導電性は、不十分である。

特開２００６−５４０６１公報に開示された粉末はＡｇを多量に含むので、高価である。同様に、特開２００８−２６２９１６公報に開示された粉末及び特開２００６−３０２５２５公報に開示された粉末も、高価である。

国際公開ＷＯ９９／２２４１１号公報に開示された合金は、多量のＳｉを含む。この合金からアトマイズによって得られた粉末では、Ｓｉ相が導電性を阻害する。

特許第４３３７５０１号公報に開示された粉末には、Ｎｉ相及びＣｕ相が存在する。この粉末の平均粒径は、極めて小さい。この粉末は、アトマイズ及び機械的撹拌では得られにくい。この粉末の製造コストは、高い。

特許第４６７８６５４号公報には、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉ又はＮｉを含む粉末が開示されている。しかしこの公報には、粉末の組成、組織等についての具体的な言及はない。

特許第５０６６８８５号公報に開示された粉末は、微細である。この公報には、この粉末を得る方法についての開示がない。

特開２０１２−９２４４２公報に開示された製造方法では、歩留まりが悪い。この製造方法のコストは、高い。

本発明の目的は、導電性に優れ、かつ低コストで得られうる導電フィラー用粉末の提供にある。

本発明に係る導電フィラー用粉末は、多数の粒子からなる。これらの粒子の材質は、
（１）１種若しくは２種以上のシリサイド相、又は１種若しくは２種以上のＡｌ−Ｎｉ相及び
（２）Ａｇ相
を含む合金である。この合金におけるＡｇの含有率は、１ａｔ％以上５０ａｔ％以下である。粒子は、シリサイド相又は上記Ａｌ−Ｎｉ相からなるコアと、Ａｇ相からなるシェルとを有する。この粉末の平均粒径は、２０μｍ以下である。

好ましくは、合金は、Ａｇ、Ｓｉ及び導電性元素Ｘ１を含有する。この合金の残部は、不可避的不純物である。Ａｇ相における不純物の含有率は、５ａｔ％以下である。合金は、シリサイド相を有する。このシリサイド相は、Ｓｉと元素Ｘ１とを含有する。元素Ｘ１は、
（ａ）Ｎｉ、Ｍｎ及びＣａのうちのいずれか１種
又は
（ｂ）Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された２種以上
である。

元素Ｘ１が、
（ｃ）Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ及びＦｅのうちのいずれか１種
であってもよい。

好ましくは、合金において、Ｓｉの含有率は、１５ａｔ％以上７０ａｔ％以下である。元素Ｘ１の含有率は、２０ａｔ％以上７０ａｔ％以下である。

合金が、Ａｇ、Ａｌ及びＮｉを含有してもよい。この合金の残部は、不可避的不純物である。Ａｇ相における不純物の含有率は、５ａｔ％以下である。合金は、Ａｌ−Ｎｉ相を有する。このＡｌ−Ｎｉ相は、ＡｌとＮｉとの金属間化合物を含有する。

好ましくは、この合金において、Ａｌの含有率は２０ａｔ％以上７５ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有率は２０ａｔ％以上７５ａｔ％以下である。

本発明に係る導電フィラー用粉末では、それぞれの粒子は、いわゆるコア−シェル構造を有する。コアは主として、シリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相からなる。シェルは主として、Ａｇ相からなる。粒子と他の粒子とが接するとき、Ａｇ相と他のＡｇ相とが接する。Ａｇの電気抵抗値は極めて低いので、Ａｇ相と他のＡｇ相とが接することにより、優れた導電性が発現される。シリサイド相及びＡｌ−Ｎｉ相の電気抵抗値は、Ａｇのそれよりは高いものの、かなり低い。従って、粒子自体の電気抵抗値も、低い。このフィラー用粉末を含む製品は、導電性に極めて優れる。

本発明に係る導電フィラー用粉末は、多数の粒子の集合である。それぞれの粒子は、シリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相からなるコアと、Ａｇ相からなるシェルとを有している。この粒子は、いわゆるコア−シェル構造を有する。

［第一の実施形態］
本発明の好ましい実施形態によれば、粒子の材質は、Ａｇ、Ｓｉ及び導電性元素Ｘ１を含有する合金である。好ましくは、この合金の残部は、不可避的不純物である。

この合金は、
（１）Ａｇ相
及び
（２）Ｓｉと元素Ｘ１とを含有するシリサイド相
を有している。好ましくは、この合金は、実質的に、Ａｇ相及びシリサイド相のみからなる。この粒子において、コアの主成分はシリサイド相であり、シェルの主成分はＡｇ相である。

元素Ｘ１は、
（ａ）Ｎｉ、Ｍｎ及びＣａのうちのいずれか１種、
（ｂ）Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された２種以上、
又は
（ｃ）Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ及びＦｅのうちのいずれか１種
である。この元素Ｘ１は、導電性である。元素Ｘ１の電気伝導度は、１００ＡＶ^−１ｍ^−１以上である。

シェルがＡｇ相からなるので、粒子と他の粒子とが接触している状態では、Ａｇ相が他のＡｇ相と接触する。Ａｇ相の電気抵抗値は小さいので、粒子間の接触抵抗は小さい。この粉末を含む製品では、Ａｇのネットワークにより、優れた導電性が発現されうる。

導電性の観点から、Ａｇ相における不純物の含有率は５ａｔ％以下が好ましく、３ａｔ％以下がより好ましく、２ａｔ％以下が特に好ましい。理想的には、この含有率は、ゼロである。

Ｓｉは、電気伝導度の低い金属である。一方、シリサイド相の電気伝導度は、Ａｇには及ばないものの、高い。その理由は、このシリサイド相における電気伝導を担うキャリアの濃度が、Ｓｉにおけるそれと比べて極めて高いためと推測される。このシリサイド相をコアに含み、かつＡｇ相をシェルに含む粉末は、導電性に優れる。導電性の観点から、この合金が不可避的不純物以外のＳｉ相を含まないことが、好ましい。

このシリサイド相の密度は、小さい。このシリサイド相を有する粉末は、軽量である。

合金におけるＡｇの含有率は、１ａｔ％以上５０ａｔ％以下が好ましい。含有率が１ａｔ％以上である合金は、導電性に優れる。この観点から含有率は３ａｔ％以上が特に好ましい。含有率が５０ａｔ％以下である合金では、イオンマイグレーションが生じにくい。さらに、含有率が５０ａｔ％以下である合金は、低コストで得られうる。これらの観点から、含有率は４０ａｔ％以下が特に好ましい。

軽量及び低コストの観点から、合金におけるＳｉの含有率は１５ａｔ％以上が好ましく、２０ａｔ％以上がより好ましく、２５ａｔ％以上が特に好ましい。合金が十分なＡｇ及び元素Ｘ１を含有しうるとの観点から、Ｓｉの含有率は７０ａｔ％以下が好ましく、６５ａｔ％以下が特に好ましい。

導電性の観点から、合金における元素Ｘ１の含有率は２０ａｔ％以上が好ましく、３５ａｔ％以上がより好ましく、３０ａｔ％以上が特に好ましい。合金が十分なＡｇ及びＳｉを含有しうるとの観点から、元素Ｘ１の含有率は７０ａｔ％以下が好ましく、６５ａｔ％以下が特に好ましい。

合金における、元素Ｘ１の原子組成百分率（ａｔ％）とＳｉの原子組成百分率（ａｔ％）との比（Ｘ１／Ｓｉ）は、０．５以上４．６以下が好ましい。この比（Ｘ１／Ｓｉ）が０．５以上である合金では、Ｓｉ相が生じにくい。この観点から、この比（Ｘ１／Ｓｉ）は０．７以上が特に好ましい。この比（Ｘ１／Ｓｉ）が４．６以下である合金では、元素Ｘ１の単相が生じにくい。この観点から、この比（Ｘ１／Ｓｉ）は３．０以下が特に好ましい。

シリサイド相を形成しうる三元系合金の具体例として、Ｓｉ−Ｎｉ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｃａ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｖ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｃｒ−Ａｇ系合金、Ｓｉ−Ｆｅ−Ａｇ系合金及びＳｉ−Ｍｎ−Ａｇ系合金が挙げられる。Ｓｉ−Ｎｉ−Ａｇ系合金の場合、ＮｉのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５以上３．０以下が好ましい。Ｓｉ−Ｃａ−Ａｇ系合金の場合、ＣａのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５以上、１．０以下が好ましい。Ｓｉ−Ｔｉ−Ａｇ系合金の場合、ＴｉのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５０以上０．８２以下が好ましい。Ｓｉ−Ｖ−Ａｇ系合金の場合、ＶのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５０以上０．７２以下が好ましい。Ｓｉ−Ｃｒ−Ａｇ系合金の場合、ＣｒのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５０以上１．８６以下が好ましい。Ｓｉ−Ｆｅ−Ａｇ系合金の場合、ＦｅのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５以上３．５以下が好ましい。Ｓｉ−Ｍｎ−Ａｇ系合金の場合、ＭｎのＳｉに対する比（ａｔ％比）は、０．５５以上４．６以下が好ましい。比がこれらの範囲内である合金では、Ｓｉ相が形成されにくく、Ａｇの金属間化合物が形成されにくく、かつＡｇ相が不純物を含みにくい。

合金は、（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｓｉ_２のような、常温において熱力学的に不安定なシリサイド相を含みうる。このようなシリサイド相は、アトマイズ時の急冷によって生じうる。

合金が、融点の低い元素Ｘ２を含んでもよい。この場合、好ましくは、合金は、
（１）Ｓｉ
（２）元素Ｘ１
（３）Ａｇ
（４）元素Ｘ２
及び
（５）不可避的不純物
のみを含む。元素Ｘ２の具体例として、Ｂｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＺｎが例示される。

粉末の電気伝導度は、粒子内部のバルク抵抗と、粒子同士の接触抵抗に、主として支配される。元素Ｘ２は、粒子同士の密着性を高める。従って元素Ｘ２は、粉末の電気伝導度を高める。この観点から、合金における元素Ｘ２の量は１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。

粉末から成形体が形成されるとき、元素Ｘ２の融点以上に加熱されれば、この元素Ｘ２が溶融する。その後に凝固した元素Ｘ２は、粒子の表面に優先的に存在する。凝固した元素Ｘ２は、粒子同士の密着性をさらに高める。

元素Ｘ２は、導電性及び粉砕性を阻害するおそれがある。さらに、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＺｎの密度は、シリサイド相の密度よりも大きい。導電性、粉砕性及び軽量の観点から、合金における元素Ｘ２の量は１０ａｔ％以下が好ましく、５ａｔ％以下が特に好ましい。

粉末の平均粒径は、２０μｍ以下である。この粉末は、樹脂等との混合が容易である。さらにこの粉末は、微細配線に用いられる導電ペーストにも適している。この観点から、平均粒径は１５μｍ以下が特に好ましい。平均粒径は、１μｍ以上が好ましい。

平均粒径は、粉体の全体積を１００％として累積カーブが求められたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒子径である。粒子径は、日機装社のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３０００」により測定される。この装置のセル内に、粉末が純水と共に流し込まれ、粒子の光散乱情報に基づいて、平均粒径が検出される。

［第二の実施形態］
本発明の好ましい他の実施形態によれば、粒子の材質は、Ａｇ、Ａｌ及びＮｉを含有する合金である。好ましくは、この合金の残部は、不可避的不純物である。

この合金は、
（１）Ａｇ相
及び
（２）Ａｌ−Ｎｉ相
を有している。好ましくは、この合金は、実質的に、Ａｇ相及びＡｌ−Ｎｉ相のみからなる。この粒子において、コアの主成分はＡｌ−Ｎｉ相であり、シェルの主成分はＡｇ相である。Ａｌ−Ｎｉ相は、ＡｌとＮｉとの金属間化合物を含有する。

シェルがＡｇ相からなるので、粒子と他の粒子とが接触している状態では、Ａｇ相が他のＡｇ相と接触する。Ａｇ相の電気抵抗値は小さいので、粒子間の接触抵抗は小さい。この粉末を含む製品では、Ａｇのネットワークにより、優れた導電性が発現されうる。

導電性の観点から、Ａｇ相における不純物の含有率は５ａｔ％以下が好ましく、３ａｔ％以下がより好ましく、２ａｔ％以下が特に好ましい。理想的には、この含有率は、ゼロである。

Ａｌは、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｕについで導電性が高い。このＡｌとＮｉとの化合物であるＡｌ−Ｎｉ相の電気伝導度は、Ａｇには及ばないものの、高い。このＡｌ−Ｎｉ相をコアに含み、かつＡｇ相をシェルに含む粉末は、導電性に優れる。

このＡｌ−Ｎｉ相の密度は、小さい。このＡｌ−Ｎｉ相を有する粉末は、軽量である。

合金におけるＡｇの含有率は、１ａｔ％以上５０ａｔ％以下が好ましい。含有率が１ａｔ％以上である合金は、導電性に優れる。この観点から含有率は３ａｔ％以上が特に好ましい。含有率が５０ａｔ％以下である合金では、イオンマイグレーションが生じにくい。さらに、含有率が５０ａｔ％以下である合金は、低コストで得られうる。これらの観点から、含有率は４０ａｔ％以下が特に好ましい。

軽量及び低コストの観点から、合金におけるＡｌの含有率は２０ａｔ％以上が好ましく、２５ａｔ％以上がより好ましく、３０ａｔ％以上が特に好ましい。合金が十分なＡｇ及びＮｉを含有しうるとの観点から、Ａｌの含有率は７５ａｔ％以下が好ましく、７０ａｔ％以下が特に好ましい。

軽量及び低コストの観点から、合金におけるＮｉの含有率は２０ａｔ％以上が好ましく、２５ａｔ％以上がより好ましく、３０ａｔ％以上が特に好ましい。合金が十分なＡｇ及びＡｌを含有しうるとの観点から、Ｎｉの含有率は７５ａｔ％以下が好ましく、７０ａｔ％以下が特に好ましい。

合金におけるＮｉの原子組成百分率（ａｔ％）とＡｌの原子組成百分率（ａｔ％）との比（Ｎｉ／Ａｌ）は、０．３３以上１．６７以下が好ましい。比（Ｎｉ／Ａｌ）がこの範囲内である合金では、Ａｇの金属間化合物が形成されにくい。

合金が、融点の低い元素Ｘ２を含んでもよい。この場合、好ましくは、合金は、
（１）Ａｌ
（２）Ｎｉ
（３）Ａｇ
（４）元素Ｘ２
及び
（５）不可避的不純物
のみを含む。元素Ｘ２の具体例として、Ｂｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＺｎが例示される。

粉末の電気伝導度は、粒子内部のバルク抵抗と、粒子同士の接触抵抗に、主として支配される。元素Ｘ２は、粒子同士の密着性を高める。従って元素Ｘ２は、粉末の電気伝導度を高める。この観点から、合金における元素Ｘ２の量は１ａｔ％以上が好ましく、２ａｔ％以上が特に好ましい。

粉末から成形体が形成されるとき、元素Ｘ２の融点以上に加熱されれば、この元素Ｘ２が溶融する。その後に凝固した元素Ｘ２は、粒子の表面に優先的に存在する。凝固した元素Ｘ２は、粒子同士の密着性をさらに高める。

元素Ｘ２は、導電性及び粉砕性を阻害するおそれがある。さらに、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＺｎの密度は、Ａｌ−Ｎｉ相の密度よりも大きい。導電性、粉砕性及び軽量の観点から、合金における元素Ｘ２の量は１０ａｔ％以下が好ましく、５ａｔ％以下が特に好ましい。

粉末の平均粒径は、２０μｍ以下である。この粉末は、樹脂等との混合が容易である。さらにこの粉末は、微細配線に用いられる導電ペーストにも適している。この観点から、平均粒径は１５μｍ以下が特に好ましい。平均粒径は、１μｍ以上が好ましい。

［粉末の導電性］
本発明に係る導電フィラー用粉末の電気伝導度は、４７００×１０^２ＡＶ^−１ｍ^−１以上が好ましく、７０００×１０^２ＡＶ^−１ｍ^−１以上がより好ましく、１００００×１０^２ＡＶ^−１ｍ^−１以上が特に好ましい。電気伝導度の測定では、粉末と絶縁性の熱硬化性樹脂(ＥＰＯＭＥＴ-Ｆ)が混合され、混合物が得られる。混合比は、１：１である。この混合物が、１８０℃の温度下で加圧され、直径が２５ｍｍである円柱状のサンプルが成形される。抵抗測定器（三菱化学アナリテック社製の低抵抗測定器「ロレスターＧＸ」及びその測定プローブ）にて、このサンプルの電気伝導度が測定される。

［粉末の製造例１］
以下、本発明に係る導電フィラー用粉末の製造方法の一例が説明される。この製造方法は、
（Ｉ）アトマイズによって第一母粉末を得る工程、
（II）Ａｇを主成分とする第二母粉末を得る工程、
及び
（III)粉砕工程
を含む。第一母粉末を得る工程と第二母粉末を得る工程との順序に、制限はない。第一母粉末が製作された後に第二母粉末が製作されてもよく、第二母粉末が製作された後に第一母粉末が製作されてもよい。第一母粉末の製作と第二母粉末の製作とが、同時に進行してもよい。

第一母粉末は、Ｓｉ及び元素Ｘ１を含むシリサイド相、又はＡｌ−Ｎｉ相を有する。好ましくは、第一母粉末は、シリサイド相及びＡｌ−Ｎｉ相以外の相を有さない。この第一母粉末は、アトマイズによって得られる。アトマイズは、量産に適している。アトマイズにより、容易かつ安価に第一母粉末が製作されうる。好ましいアトマイズとして、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、ディスクアトマイズ法及びプラズマアトマイズ法が例示される。ガスアトマイズ法及びディスクアトマイズ法が、特に好ましい。以下、好ましいアトマイズの詳細が説明される。以下の記載において、アトマイズの条件は一例に過ぎない。条件は、用途等の事情に応じて適宜変更されうる。

ガスアトマイズ法では、底部に細孔を有する石英坩堝の中に、原料が投入される。この原料が、アルゴンガス雰囲気中で、高周波誘導炉によって加熱され、溶融する。アルゴンガス雰囲気において、細孔から流出する原料に、アルゴンガスが噴射される。原料は急冷されて凝固し、第一母粉末が得られる。噴射圧の調整により、凝固速度がコントロールされうる。噴射圧が大きいほど、凝固速度は大きい。凝固速度のコントロールにより、所望の粒度分布を有する第一母粉末が得られうる。凝固速度が速いほど、粒度分布の幅は小さい。

ディスクアトマイズ法では、底部に細孔を有する石英坩堝の中に、原料が投入される。この原料が、アルゴンガス雰囲気中で、高周波誘導炉によって加熱され、溶融する。アルゴンガス雰囲気において、細孔から流出する原料が、高速で回転するディスクの上に落とされる。回転速度は、４００００ｒｐｍから６００００ｒｐｍである。ディスクによって原料は急冷され、凝固して、第一母粉末が得られる。

第二母粉末の主成分は、Ａｇである。好ましくは、第二母粉末は、Ａｇ及び不可避的不純物のみを含有する。第二母粉末は、既知の種々の方法で製作されうる。典型的な方法は、アトマイズである。第一母粉末に関して前述されたアトマイズが、第二母粉末の製作にも適用されうる。

粉砕工程では、第一母粉末と第二母粉末との混合物が粉砕される。前述の通り、第一母粉末はアトマイズによって製作される。従って、この第一母粉末の粒子の径は、比較的大きい。一方、第一母粉末はシリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相を有するので、靱性に劣る。従って第一母粉末は、容易に粉砕される。粉砕工程で得られた粉末の粒子は、微細である。しかも、第一母粉末が靱性に劣るので、粉砕工程で得られた粉末の粒子は、扁平化していない。

第二母粉末は靱性に優れるので、粉砕工程で展延し、粉砕された第一母粉末の表面に付着する。これにより、コア−シェル構造を有する粒子が得られる。コアの主成分は、シリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相である。シェルの主成分は、Ａｇ相である。

粉砕は、量産に適している。さらに、粉砕による歩留まりは、高い。アトマイズと粉砕とが組み合わされた方法により、導電フィラー用粉末が低コストで製造されうる。

粉砕は、メカニカルミリングによってなされうる。メカニカルミリングの装置の具体例として、ボールミル、ロッドミル、アトライタ、ジェット粉砕機、コールドストリーム機等が挙げられる。

典型的な粉砕装置は、ボールミルである。ボールミルが用いられた粉砕では、容器に第一母粉末及び第二母粉末が投入される。容器にはさらに、ボールが投入される。容器の回転により、ボールが第一母粉末及び第二母粉末に衝突する。この衝突により、粒子が粉砕される。この衝突により、コア−シェル構造を有する粒子が得られる。

粉砕工程では、任意の比率で、第一母粉末と第二母粉末とが混合されうる。従って、アトマイズのみでは製造不可能な組成の粉末が、得られうる。例えば、Ｓｉ、Ａｇ及び他の元素からなる合金であって、Ａｇの金属間化合物を有さない合金が、製造されうる。Ｓｉ、Ａｇ及び他の元素からなる合金が液相から急冷されて粉末が得られると、Ａｇの金属間化合物が生成しやすい。この金属間化合物は、粉末の導電性を損なう。本発明に係る製造方法では、アトマイズの後にＡｇ粉末が添加されるので、メカニカルミリング中に金属の溶融が生じないかぎり、Ａｇの金属間化合物は生成しない。

［粉末の製造例２］
以下、本発明に係る導電フィラー用粉末の製造方法の他の例が説明される。この製造方法は、
（Ｉ）アトマイズによって母粉末を得る工程、
及び
（II）粉砕工程
を含む。

母粉末の材質は、Ａｇ、Ｓｉ及び導電性元素Ｘ１を含有する合金、又はＡｇ、Ａｌ及びＮｉを含有する合金である。前述の製造例１では、Ａｇの粉末が、他の成分からなる第一母粉末と混合される。一方、製造例２では、上記工程（Ｉ）のアトマイズにより、Ａｇと他の成分とを含む合金からなる母粉末が得られる。

母粉末は、Ｓｉ及び元素Ｘ１を含むシリサイド相、又はＡｌ−Ｎｉ相を有する。母粉末はさらに、Ａｇ相を有する。好ましくは、母粉末は、シリサイド相、Ａｌ−Ｎｉ相及びＡｇ相以外の相を有さない。

母粉末は、アトマイズによって得られる。アトマイズは、量産に適している。アトマイズにより、容易かつ安価に母粉末が製作されうる。製造例１に関して前述されたアトマイズ法が、製造例２にも適用されうる。

粉砕工程では、母粉末が粉砕される。母粉末に含まれるシリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相は、靱性に劣る。従って、これらの相は容易に粉砕される。これらの相の粉砕で得られた粉末の粒子は、微細である。しかも、これらの相の粉砕で得られた粉末の粒子は、扁平化していない。

Ａｇ相は靱性に優れるので、粉砕工程で展延する。粉砕されたシリサイド相及びＡｌ−Ｎｉ相の表面に、Ａｇ相が付着する。これにより、コア−シェル構造を有する粒子が得られる。コアの主成分は、シリサイド相又はＡｌ−Ｎｉ相である。シェルの主成分は、Ａｇ相である。

粉砕は、量産に適している。さらに、粉砕による歩留まりは、高い。アトマイズと粉砕とが組み合わされた方法により、導電フィラー用粉末が低コストで製造されうる。製造例１に関して前述された粉砕法が、製造例２にも適用されうる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［Ｓｉ含有合金］
表１−８に示された組成を有する実施例１−１０４及び比較例１−１７３の粉末を得た。各粉末は、表１−８に記載されていない不可避的不純物を含む。各粉末において生成されている相は、無作為に抽出された１００個の粒子の断面を電子顕微鏡で観察することで特定した。表４−８において、本発明の発明特定事項を満たさない箇所に、下線が付されている。

［Ａｌ−Ｎｉ系合金］
表９及び１０に示された組成を有する実施例１０５−１３３及び比較例１７４−２２０の粉末を得た。各粉末は、表９及び１０に記載されていない不可避的不純物を含む。各粉末において生成されている相は、無作為に抽出された１００個の粒子の断面を電子顕微鏡で観察することで特定した。表９及び１０において、本発明の発明特定事項を満たさない箇所に、下線が付されている。

［電気伝導度］
前述の方法にて、各粉末の電気伝導度を測定した。この結果が、下記の表１−１０に示されている。

表１−１０における製造プロセスの詳細は、下記の通りである。
Ｇ．Ａ．：ガスアトマイズ法
Ｄ．Ａ．：ディスクアトマイズ法

表１−１０に示される通り、各実施例の粉末の導電性は、優れている。一方、各比較例の粉末では、
（１）Ａｇを含有する
（２）Ｓｉ相を有さない
（３）Ａｇの金属間化合物を有さない
（４）平均粒径が２０μｍ以下である
という４つの条件の内のいずれかを満たさない。

以上の評価結果から、本発明の優位性は明かである。

本発明に係る粉末は、導電性樹脂、導電性プラスチック、導電性ペースト、電子機器、電子部品等に用いられ得る。

Claims (6)

1. 多数の粒子からなり、
   これらの粒子の材質が、
   （１）１種若しくは２種以上のシリサイド相、又は１種若しくは２種以上のＡｌ−Ｎｉ相及び
   （２）Ａｇ相
   を含む合金であり、
   上記合金におけるＡｇの含有率が、１ａｔ％以上５０ａｔ％以下であり、
   上記粒子が、上記シリサイド相又は上記Ａｌ−Ｎｉ相からなるコアと、上記Ａｇ相からなるシェルとを有しており、
   平均粒径が２０μｍ以下である導電フィラー用粉末。
2. 上記合金がＡｇ、Ｓｉ及び導電性元素Ｘ１を含有しており、かつ残部が不可避的不純物であり、
   上記Ａｇ相における不純物の含有率が５ａｔ％以下であり、
   上記合金が上記シリサイド相を有し、かつこのシリサイド相がＳｉと上記元素Ｘ１とを含有しており、
   上記元素Ｘ１が、
   （ａ）Ｎｉ、Ｍｎ及びＣａのうちのいずれか１種
   又は
   （ｂ）Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる群から選択された２種以上
   である請求項１に記載の導電フィラー用粉末。
3. 上記合金がＡｇ、Ｓｉ及び導電性元素Ｘ１を含有しており、かつ残部が不可避的不純物であり、
   上記Ａｇ相における不純物の含有率が５ａｔ％以下であり、
   上記合金が上記シリサイド相を有し、かつこのシリサイド相がＳｉと上記元素Ｘ１とを含有しており、
   上記元素Ｘ１が、
   （ｃ）Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ及びＦｅのうちのいずれか１種
   である請求項１に記載の導電フィラー用粉末。
4. 上記合金において、Ｓｉの含有率が１５ａｔ％以上７０ａｔ％以下であり、元素Ｘ１の含有率が２０ａｔ％以上７０ａｔ％以下である請求項２又は３に記載の導電フィラー用粉末。
5. 上記合金がＡｇ、Ａｌ及びＮｉを含有しており、かつ残部が不可避的不純物であり、
   上記Ａｇ相における不純物の含有率が５ａｔ％以下であり、
   上記合金が上記Ａｌ−Ｎｉ相を有し、かつこのＡｌ−Ｎｉ相がＡｌとＮｉとの金属間化合物を含有している請求項１に記載の導電フィラー用粉末。
6. 上記合金において、Ａｌの含有率が２０ａｔ％以上７５ａｔ％以下であり、Ｎｉの含有率が２０ａｔ％以上７５ａｔ％以下である請求項５に記載の導電フィラー用粉末。